화학뉴스

국내 연구진이 전고체전지 전해질을 상온에서 생산하는 기술을 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST) 에너지소재연구센터 김형철 책임연구원팀은 높은 이온전도성과 탄성을 가진 고체전해질을 고온 열처리 없이 상온‧상압에서 합성하는데 성공했다.
신규 생산기술은 단가를 낮추고 소재 탄성과 배터리 안정성을 높일 것으로 기대된다.
전고체전지는 양극과 음극 사이 전해질이 고체로 된 배터리로 에너지밀도가 높고 화재나 폭발 위험성이 낮아 차세대 배터리 기술로 꼽히지만 액체 전해질과 비슷한 수준의 이온전도성을 확보해야 하는 과제가 있다.
황화물 아지로다이트(Argyrodite)는 이론적으로 결정화되면 이온전도성이 매우 높아져 전해질 소재로 주목받아 왔으나 섭씨 500도 이상의 고온 열처리가 필요했다.
또한, 열처리를 하면 탄성이 떨어져 양극과 음극에 잘 달라붙지 않는 문제가 있었다.
연구진은 아지로다이트 결정화 온도를 낮추기 위해 기계 화학적 공정인 밀링법을 2단으로 적용하는 새 공정을 개발했고 고온 열처리 없이 액체 전해질과 비슷한 13.23mS/cm 이온전도도를 가지는 아지로다이트 합성에 성공했다.
신기술로 생산한 소재는 다른 고체 전해질보다 탄성도가 낮아 배터리 계면 활용에 유리하며 15시간 안에 공정을 마칠 수 있어 기존 대비 생산성이 최대 6배 향산된 것으로 평가된다.
김형철 책임연구원은 “고온 열처리 공정을 없애 소재 생산성을 극대화하고 전극계면 문제 해결에 적합한 고탄성·고이온 전도성을 동시에 갖추었다”며 “전기자동차(EV)와 ESS(에너지저장시스템)에 적합한 전고체전지 상업화의 기폭제가 될 것”이라고 설명했다.
연구 결과는 국제학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼스(Advanced Functional Materials)에 게재됐다. (L)